一、產(chǎn)品簡介

   XF-CQ10能見度傳感器是一種通過光學(xué)手段，測量地面大氣的能見度（氣象光學(xué)距離）數(shù)據(jù)的氣象觀測設(shè)備。設(shè)備可以實時監(jiān)測安裝區(qū)域的能見度條件，能見度測量數(shù)據(jù)在交通運輸、航空、航海、軍事活動、大氣污染和大氣物理研究中應(yīng)用廣泛。

  1.1原理介紹

  　大氣能見度是指視力正常的人能從背景（天空或地面）中識別出具有一定大小的目標(biāo)物的zui大距離，又稱氣象視程。

按觀測者與目標(biāo)物所在高度和相對位置，大氣能見度可分為水平能見度、斜視能見度和垂直能見度。氣象觀測中的能見度一般指水平能見度，即水平方向上的有效能見度（所謂有效能見度是指四周視野中一半以上范圍都能看到的zui大水平距離）。如無特殊說明，本手冊所指的能見度均為此定義下的水平方向上的有效能見度。

根據(jù)氣象光學(xué)視程的定義

MOR＝ln（0.05）/δ

其中 δ 為消光系數(shù)。

   大氣消光系數(shù)主要受空氣中固體小顆粒、氣溶膠粒子和其他大氣分子的影響。光的傳播過程中，光波被上述物體吸收或散射，造成光的輻射衰減。我們主要利用散射帶來的影響計算光在大氣中的衰減系數(shù)，從而推導(dǎo)出大氣能見度。大氣散射是指，光線在空氣中傳播時，由于固體小顆粒、氣溶膠粒子等對光的影響，光的傳播方向發(fā)生改變，并以一定的規(guī)律輻射到不同方向，這種散射現(xiàn)象與大氣中的散射粒子半徑和光線波長是比例關(guān)系的。依據(jù)不同關(guān)系，散射又分為MIE散射和瑞利散射。依據(jù)MIE散射的理論研究，大氣中的散射粒子光的吸收部分對光衰減系數(shù)的影響可以忽略不計。MIE散射是我們研究能見度測量時的主要研究對象。

依據(jù)上述理論，我們的能見度傳感器選擇了前向散射原理，散射角35-50°，測量光譜選定的中心波長為850nm。

1.2硬件結(jié)構(gòu)

能見度傳感器是一個獨立的設(shè)備，可通過設(shè)備自帶的安裝配件安裝到合適的立桿上。設(shè)備基本由光學(xué)發(fā)射器、光學(xué)接收器，內(nèi)置加熱組件和控制處理單元四部分組成。

1.3產(chǎn)品尺寸

重量: ＜10kg

 1.4電氣參數(shù)

工作電壓 DC12V～24V

整機(jī)功耗 非加熱 ≤2W

加熱 ≤6W

輸出信號形式 RS485標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議

測量范圍 10m-10km

測量精度 ≤2km ±2%；

2km~10km ±5%

數(shù)據(jù)更新間隔 15s/60s

1.5環(huán)境要求

工作溫度 -40－60℃

工作濕度 0-100*RH

儲存溫度 -50－85℃

二、測試和安裝

2.1電纜接口定義

485輸出顏色定義

紅色 電源正極

黑色 電源負(fù)極

黃色 A

藍(lán)色 B

2.2安裝位置

能見度傳感器是光學(xué)原理測量，易受環(huán)境干擾，選擇合適的，有代表性的區(qū)域進(jìn)行安裝對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。選取位置時，應(yīng)注意以下原則：

  1) 選取位置的狀況應(yīng)能代表周圍的天氣狀況，應(yīng)遠(yuǎn)離高大的建筑物（距離不小于100m），安裝點附近不宜有植物遮擋。

  2) 選取的地點應(yīng)該沒有影響光學(xué)測量的障礙物和反射表面，也沒有明顯的污染源。

3) 光學(xué)發(fā)射器和光學(xué)接收器的視線內(nèi)沒有障礙物 。

4）安裝位置避免太陽光直射進(jìn)入接收器。在強(qiáng)光下接收機(jī)數(shù)據(jù)可能會飽和，程序?qū)敵鼍妗?qiáng)日光還會提高光學(xué)接收器的噪音水平。

5）在道路環(huán)境中，光學(xué)接收器應(yīng)遠(yuǎn)離車輛。shou選方向為沿著道路方向。

2.3安裝圖

安裝示意圖

三、通訊協(xié)議

3.1 RS485總線

缺省串口設(shè)置：

波特率9600；

校驗位 無；

數(shù)據(jù)位8；

停止位1。

3.2 MODBUS協(xié)議

采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議，一幀完整命令地址字節(jié)、命令字節(jié)、數(shù)據(jù)起始地址字節(jié)，數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)，校驗。

   地址：每臺設(shè)備都可以設(shè)置自己的地址1-255（0x00ff），上位機(jī)通過不同地址可方位不同設(shè)備。

   命令：即功能碼，本軟件中用到的包括03（讀取多個寄存器），06（寫單個寄存器）。

   數(shù)據(jù)起始地址：即要讀的數(shù)據(jù)地址（注一）。

   數(shù)據(jù)長度：本次要讀的數(shù)據(jù)個數(shù)。

   數(shù)據(jù)：有效數(shù)據(jù)，采用高字節(jié)在前，低字節(jié)在后的格式。

   校驗：用于判斷接收信息是否出錯，校驗方法采用的是16位冗余循環(huán)碼（CRC16），校驗對象為除去檢驗字節(jié)本身的所有字節(jié)。校驗碼采用低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。

   校驗計算方式代碼如下：

  int  CRC_Check(unsigned char *m_Data,short m_Size)

{

    int i0,i1;

    char CRC16Lo,CRC16Hi, SaveHi,SaveLo;                                 

    CRC16Lo = 0xFF; CRC16Hi = 0XFF;

    for(i0=0;i0<m_Size;i0++)

{

        CRC16Lo = CRC16Lo ^ *(m_Data+i0);                                        

        for(i1=0;i1<8;i1++)

{

            SaveHi = CRC16Hi;

            SaveLo = CRC16Lo;

            CRC16Hi >>=1;                                                    

            CRC16Lo >>=1;                                                          if((SaveHi & 1) == 1)

{

                CRC16Lo |=0x80;                                              

}

              if((SaveLo & 1) == 1)                                 {

                CRC16Hi ^=0XA0;

                CRC16Lo ^=1;

}

}

}

return ( CRC16Hi << 8 )| CRC16Lo;

}

3.2.1、讀取傳感器地址指令

發(fā)送：00 03 00 00 00 01 85 DB

00 03 00 00 00 01 85 DB

保留地址 功能碼 寄存器地址 寄存器數(shù)量 CRC16 校驗位

回復(fù)：00 03 02 00 FF C5 C4

00 03 02 00 FF C5 C4

保留地址 功能碼 寄存器數(shù)量 寄存器數(shù)據(jù) CRC16 校驗位

數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)為 0x00FF，表示傳感器地址為 0xFF，當(dāng)前傳感器地址取值范圍為 0x01-0xFF，其中 0xFF為默認(rèn)地址。

3.2.2、修改傳感器地址指令（改為 0x01）

發(fā)送：00光學(xué)接收器

00 06 00 00 00 01 49 DB

保留地址 功能碼 寄存器地址 新地址 CRC16 校驗位

回復(fù)：00 06 00 00 00 01 49 DB

00 06 00 00 00 01 49 DB

保留地址 功能碼 寄存器地址 新地址 CRC16 校驗位

回復(fù)與發(fā)送數(shù)據(jù)相同，表示地址修改成功，當(dāng)前傳感器地址為 0x01。

3.2.3、修改傳感器波特率（改為 9600）

設(shè)置波特率為9600，非專業(yè)人士請勿自行更改！！！

發(fā)送：00 06 01 02 00 02 A9 E6

00 06 01 02 00 02 A9 E6

保留地址 功能碼 寄存器地址 新波特率 CRC16 校驗位

回復(fù)：00 06 01 02 00 02 A9 E6

00 06 01 02 00 02 A9 E6

保留地址 功能碼 寄存器地址 新波特率 CRC16 校驗位

回復(fù)與發(fā)送數(shù)據(jù)相同，表示波特率修改成功，需重啟后生效。

00-06分別代表2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200

3.2.4、讀取傳感器數(shù)據(jù)指令 （默認(rèn)地址為0xFF）

發(fā)送：FF 03 00 02 00 02 70 15

FF 03 00 02 00 02 70 15

傳感器地址 功能碼 寄存器地址 寄存器數(shù)量 CRC16 校驗位

回復(fù)：FF 03 04 00 00 15 F4 EA EB

FF 03 04 00 00 15 DC EA EB

傳感器地址 功能碼 寄存器數(shù)量 寄存器數(shù)據(jù) CRC16 校驗位

15s能見度 =  0 + 0x15F4 = 5620m。

15s能見度為 5620m。

注：

地址 操作 內(nèi)容 備注

0x0002 只讀 15s能見度度值，直讀，單位m.

0x0004 只讀 60s能見度度值，直讀，單位m.

3.3 ASCII碼協(xié)議

3.3.1設(shè)備啟動

儀器啟動后能見度傳感器輸出：

Power ON!┘

Soft Version 230101.00┘

如無回傳，則檢查通訊線纜連接是否正確。

3.3.2波特率設(shè)置

默認(rèn)波特率為9600

UART ID BPS 0/1/2/3/4/5/6┘

發(fā)送：

UART 001 BPS 2┘

0-6分別代表2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200

設(shè)備回復(fù)：

UART 001 BPS 2┘

OK┘

3.3.3讀地址

發(fā)送：

ID ?┘

回復(fù)：

ID 255┘

地址范圍：001-255，默認(rèn)為255。

3.3.4寫地址

發(fā)送：

ID 255 001┘

回復(fù)：

ID 001┘

修改地址為 001。

3.3.5報警設(shè)置

發(fā)送：

LMT1 500┘

回復(fù)：

LMT1 500┘

發(fā)送：

LMT2 5000┘

回復(fù)：

LMT2 5000┘

發(fā)送：

LMT SET┘

成功后送出：    

LMT OK┘

否則送出：

LMT ERROR┘

要求必須LMT1<LMT2，用戶可將這兩位設(shè)置成最關(guān)心的能見度變化點，從而將能見度分為三個警戒段：>LMT2為正常段，LMT1—LMT2為警戒段1，< LMT1為警戒段2。

3.3.6讀數(shù)據(jù)

DRAW ID DATA┘   

發(fā)送：

DRAW 001 DATA┘    詢問設(shè)備地址為001的設(shè)備數(shù)據(jù)。

回復(fù)：

DATA VM 001 04500 04800 01 00┘ 

15s能見度為 4500m,60s能見度為 4800m,報警狀態(tài)為1，預(yù)留狀態(tài)為0

報警狀態(tài) 00    60s能見度>LMT2

         01    LMT1 < 60s能見度 < LMT2

         02    60s能見度<LMT1

3.3.7切換為主動上報

DRAW ID DATA AUTO┘

發(fā)送：

DRAW 001 DATA AUTO┘    詢問設(shè)備地址為001的設(shè)備數(shù)據(jù)。

回復(fù)：

DATA VM 001 04500 04800 01 00┘ 

設(shè)備以每分鐘一次的頻率自動上傳數(shù)據(jù)。

四、設(shè)備常見問題及解決辦法

現(xiàn)象 解決方法

沒有通訊 檢查電源

檢查電纜

檢查通訊配置參數(shù)

數(shù)據(jù)異常 檢查傳感器是否被異物污染

檢查周圍是否有反射面

檢查附近是否有紅外發(fā)射設(shè)備（例如紅外攝像機(jī)）

如故障仍無法排除請聯(lián)系廠家 

私自拆開設(shè)備將不再享受質(zhì)保，涉及侵權(quán)必將追究法律責(zé)任！